[發明專利]一種基于偏振復用的相位編碼量子密鑰分發系統

在審

• 申請號: 201810259524.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108599929A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 陳華;周保琢;張奔;張志;張波;何小旭;鄭宜強
• 申請（專利權）人: 四川航天系統工程研究所
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/61;H04J14/06
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

本發明公開了一種基于偏振復用的相位編碼量子密鑰分發系統，包括第一量子密鑰分發編碼器、第二量子密鑰分發編碼器、偏振耦合器、偏振分束器、第一量子密鑰分發解碼器和第二量子密鑰分發解碼器。第一量子密鑰分發編碼器的輸出端，第二量子密鑰分發編碼器的一個輸出端均與偏振耦合器相連，偏振分束器分別與第一量子密鑰分發解碼器和第二量子密鑰分發解碼器相連。本發明的相位編碼量子密鑰分發系統采用了偏振復用技術，兩組相位編碼量子密鑰分發編碼器和解碼器通過偏振耦合器和分束器共享同一個傳輸信道。理論上本發明的相位編碼量子密鑰分發系統可將量子密鑰分發速率增加一倍。

技術領域

本發明屬于量子信息技術領域，具體涉及一種基于偏振復用的相位編碼量子密鑰分發系統。

背景技術

量子密鑰分發可令通信雙方共享無條件安全的隨機數串。該隨機數串作為加密密鑰，再結合“一次一密”協議，就可以實現真正無條件安全的保密通信。作為第一個可實用的量子信息技術，量子密鑰分發獲得國際上的廣泛關注。

量子密鑰分發按照編碼方式主要有相位編碼和偏振編碼兩種。在相位編碼方式中，量子密鑰分發協議將信息編碼在光的相位上。因此，傳統的相位編碼量子密鑰分發系統主要關注的是光的相位信息，而忽略了光的偏振信息。而光的偏振信息可以實現通信性能或者效果的增強。例如，在傳統光通信中，利用偏振復用技術就可成倍提高通信容量。假設偏振復用通道含有兩個，例如水平偏振和豎直偏振通道，那么理論上可以將通信容量翻倍。類似地，將偏振復用技術引入量子密鑰分發，理論上也可以將量子密鑰分發速率翻倍。

發明內容

為了克服上述傳統相位編碼量子密鑰分發系統忽略光的偏振信息的問題，本發明提出一種基于偏振復用的相位編碼量子密鑰分發系統。

本發明是這樣實現的：

一種基于偏振復用的相位編碼量子密鑰分發系統，包括：第一量子密鑰分發編碼器、第二量子密鑰分發編碼器、偏振耦合器、偏振分束器、第一量子密鑰分發解碼器和第二量子密鑰分發解碼器。

所述第一量子密鑰分發編碼器含一個輸出端，該編碼器遵守相位編碼量子密鑰分發協議。

所述第二量子密鑰分發編碼器含一個輸出端，該編碼器遵守相位編碼量子密鑰分發協議。

所述偏振耦合器含兩個輸入端和一個輸出端。所述偏振耦合器的第一輸入端與所述第一量子密鑰分發編碼器的輸出端通過第一光路相連，所述偏振耦合器的第二輸入端與所述第二量子密鑰分發編碼器的輸出端通過第二光路相連。用于耦合所述第一和第二量子密鑰分發編碼器輸出的光信號，并將其偏振態制備到互相垂直的偏振態上。

所述第一量子密鑰分發解碼器含一個輸入端，該解碼器遵守相位編碼量子密鑰分發協議。

所述第二量子密鑰分發解碼器含一個輸入端，該解碼器遵守相位編碼量子密鑰分發協議。

所述偏振分束器含一個輸入端和兩個輸出端。所述偏振分束器的輸入端與所述偏振耦合器的輸出端通過第三光路相連。所述偏振分束器的第一輸出端與所述第一量子密鑰分發解碼器的輸入端通過第四光路相連，所述偏振分束器的第二輸出端與所述第二量子密鑰分發解碼器的輸入端通過第五光路相連。用于將所述偏振耦合器耦合的第一和第二量子密鑰分發編碼器輸出的光信息通過偏振分束分別傳輸至第一和第二量子密鑰分發解碼器。

優選的，所述第一、第二、第三、第四或者第五光路是光纖或者自由空間。

優選的，所述第一、第二或者第三光路含偏振控制器。